El gusto por la genética en un fruto de tomate

La Universidad Miguel Hernández (UMH)  de Elche continuó el pasado martes, 2 de diciembre, con el ciclo de conferencias de divulgación sobre temas de actualidad relacionados con la genética y sus aplicaciones, titulado ‘Genética para legos: qué son y para qué sirven los genes’. Los organizadores de la actividad son los catedráticos de Genética José Luis Micol Molina y María Rosa Ponce Molet, profesores del Departamento de Biología Aplicada e investigadores del Instituto de Bioingeniería de la UMH. La segunda charla, titulada ‘El gusto por la genética en un fruto de tomate’, corrió a cargo del catedrático de Genética de la Universidad de Almería, Rafael Lozano Ruiz.

El profesor Lozano destacó en su conferencia que fue una planta, el guisante, la que propició el nacimiento de la Genética. Además, aludió a la cantidad de descubrimientos de valor universal derivados de estudios que se han realizado en especies del reino vegetal, entre ellas Arabidopsis thaliana y el tomate (Solanum lycopersicum). En su opinión, el tomate es un organismo modelo muy útil para el análisis genético de muchos aspectos del desarrollo reproductivo de las plantas, como los patrones de crecimiento, la arquitectura corporal, la partenocarpia y la maduración del fruto, todos ellos de gran interés agronómico.

Genética para Legos 2014
Rafael Lozano Ruiz es catedrático de Genética de la Universidad de Almería

Durante la presentación, Rafael Lozano Ruiz explicó la trascendencia de las investigaciones realizadas en el tomate, que han hecho posible el descubrimiento de nuevos genes y la comprensión de sus funciones en el desarrollo. En este sentido, Lozano enfatizó el papel de la genética en el ámbito de las plantas “ya que son indispensables para la alimentación”.

El tomate ocupa 5 millones de hectáreas y alcanza  162 millones de toneladas de producción neta. El primer registro de este fruto se llevó a cabo en el libro de compras de un hospital de Sevilla, en 1608. Se trata de una especie de origen andino que fue importada de América Central a Europa.

Lozano Ruiz señaló que de las 875 variedades de tomate disponibles en el mercado, al menos el 20% no aporta nada: “Sólo han sido motivo de modas ocasionales para producir frutos más grandes, más pequeños o aportar connotaciones morfológicas”. La domesticación de una planta, señaló el experto, pasa por hacerla crecer en condiciones diferentes a aquéllas en que fue descubierta, su hábitat natural. Además del caso del tomate, el profesor señaló otros ejemplos como el trigo o el maíz. El experto subrayó la necesidad de buscar variedades mejor adaptadas a condiciones adversas. A juicio de Lozano Ruiz, se trata de una cuestión de solidaridad mundial, rentabilidad económica y respeto al medio ambiente: “Las zonas con climas desfavorables terminan por abandonarse”. Según la FAO, entre los años 2000 y 2010 se han perdido 30 millones de hectáreas por salinización del suelo. “La propuesta es no abandonar esos suelos, sino que se reutilicen para cultivar variedades adaptadas a esas condiciones”, aseguró el profesor. En este sentido, el experto señaló que la genética debe contribuir a la obtención de nuevas variedades en el marco de una producción sostenible.

La investigación en la genética del tomate ha aportado nuevos conocimientos y además ha permitido confirmar descubrimientos anteriores. Existen especies silvestres relacionadas con el tomate; se han realizado cruzamientos que han permitido introgresar (incorporar) genes favorables del acervo genético de esas especies silvestres a las variedades cultivadas: de resistencia a plagas, a la salinidad o a enfermedades, así como obtener, también, líneas recombinantes, en cada una de las cuales la fracción del genoma del donante silvestre es diferente, y puede reducirse progresivamente, determinando su contribución relativa al fenotipo.

Lozano Ruiz explicó que se han encontrado en  la progenie de estos cruzamientos líneas segregantes con alto contenido en azúcares: “Para el tomate que se destina a procesado industrial, este contenido es esencial”. Otra aportación importante de los cruzamientos fue la construcción del primer mapa genético de tomate.

Con toda la información que ha proporcionado la identificación de mutantes y el análisis genético clásico, señaló el catedrático, ha sido posible estudiar y manipular genes mediante las técnicas de la ingeniería genética, a fin de producir variedades en principio no comerciales que han revelado sus funciones en determinados procesos; algunas de estas variedades se han comercializado fuera de Europa. Tanto en el tomate para procesado industrial como el destinado a consumo fresco, uno de los caracteres de mayor interés es la partenocarpia: la capacidad de producir frutos sin polinización previa. “La identificación de los genes responsables de la partenocarpia ha permitido obtener una variedad comercial en EEUU que es partenocárpica y no ha perdido ningún carácter organoléptico ni de producción”, aseguró Lozano Ruiz. También, el uso de la biotecnología molecular ha permitido expresar en el tomate genes que le confieren resistencia a bacterias.

Otros genes que han sido estudiados mediante las técnicas de la ingeniería genética son los implicados en la biosíntesis de metabolitos. Entre estos genes se encuentran los que hacen que un fruto sea capaz de sintetizar un alto contenido en antocianinas -sustancias con gran poder antioxidante-, un objetivo muy perseguido entre los científicos desde los 80. “Los sucesivos intentos habían fracasado porque la síntesis de estos compuestos obedece a unos mecanismos de regulación particular”, explicó Lozano Ruiz. Hasta que el grupo de la investigadora inglesa Cathie Martin transfirió dos genes reguladores de Antirrhinum majus al tomate. Se obtuvieron así tomates de color púrpura con gran cantidad de antocianinas. Este desarrollo se publicó en Nature Biotechnology y permitió comprender mejor el mecanismo de control de la biosíntesis de antocianinas a nivel molecular, y descubrir además que estos antioxidantes alargan la vida comercial del fruto, ya que le confieren resistencia a los hongos. La vida media de ciertos ratones con tendencia a sufrir tumores se prolongó cuando fueron alimentados con estos tomates transgénicos. La profesora Martin ha usado sus resultados para crear una empresa, Norfolk Plant Sciences, que está produciendo sus tomates púrpura en Canadá, con el propósito de comercializarlos para consumo humano.

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Rafael Lozano es catedrático de Genética de la Universidad de Almería. Su formación académica y científica se inició en la Universidad de Granada y realizó estancias en la Universidad de Londres y el Max Planck Institute for Plant Breeding de Colonia (Alemania). Dirige el Grupo de Genética y Fisiología del Desarrollo Vegetal de la Universidad de Almería y ha sido responsable de numerosos proyectos de investigación nacionales e internacionales en los que se ha abordado el análisis genético y genómico del desarrollo reproductivo del tomate. También ha contribuido a la mejora genética de otros cultivos hortícolas como el melón, el pepino y la judía.

Lozano es autor de más de 70 publicaciones de impacto internacional, que en su mayoría son estudios de genes implicados en el desarrollo de las plantas, en particular los responsables de rasgos de importancia agronómica como la floración, la formación del polen y las semillas, y el desarrollo y la maduración del fruto. Ha dirigido 18 tesis doctorales y ha sido Coordinador del Área de Agricultura de la Agencia Nacional de Evaluación y Prospectiva e impulsor de la creación del Centro de Investigación en Biotecnología Agroalimentaria (BITAL) de la Universidad de Almería. Como Director de BITAL ha promovido la aplicación de tecnologías ómicas a las ciencias agrarias en proyectos de I+D+i desarrollados en España y otros países de Europa y Latinoamérica, en los que se ha abordado la mejora genética de caracteres nutricionales y organolépticos, la biodiversidad y la sostenibilidad agrícola.

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